광섬유로 말뚝의 연직 하중전이와 횡하중 분포 시험

광섬유로 말뚝의 연직 하중전이와 횡하중 분포 시험

 

2019. 10

 

 

영신컨설턴트 (02) 529 8803 ystcha@naver.com

 

 

 

광섬유을 이용한 측정은 기존방법과 차이점은 광섬유 전체가 센서로 작용해 기존방법보다 잘 적용하면 비용도 절감할 수 있습니다.

현장타설말뚝 양방방향 재하시험이나 정재하 시험 시 동일한 광섬유로 연직재하 하중전이 시험과 횡하중 시험을 수행합니다.

말뚝에 광섬유를 말뚝 연직방향 설치하여 정재하 시 연직변형과 별도의 센서 설치 없이 횡하중시험 시 횡변형 분포 측정하여 시험비용 절감할 수 있다. 종래의 횡하중 시험 시 경사계 설치 안 해 비용을 절감 할 수 있다.

말뚝 하중전이 시험 시 지반이 변화가 많은 심도는 많은 센서를 설치해야 정확한 말뚝길이를 알 수 있다. 일반 진동현현식이나 변형률계 게이지는 설치 위치만 알 수 있지만 광섬유 센서 수는 많아 말뚝심도별 주면마찰력을 상세하게 알 수 있다. 1개 말뚝시험의 광섬유 가격이 1개 말뚝 진동형식 센서 가격보다 저렴합니다.

 

말뚝길이 20m 인 경우 센서 수 비교 

광섬유 길이 20 x 4 =80m spatial resolution 0.5m 경우 

센서 수 20m/ 0.5m= 40개, 광섬유 cable 4개

진동현식 센서 수 5 심도 설치 x 4 = 20개 필요 (20 cable 설치) 

 

최대 변형률 비교

광섬유 10,000 micro strain 

진동현식 3,000 micro strain

 

 

 

말뚝 연직재하시험 예

 

 

현장타설말뚝의 철근망에 광섬유 설치

 

 

 

 

 

기성말뚝의 중앙에 광섬유를 철근망에 설치하고 그라우팅

 

 

 

 

정재하시험 시 4개 연직변형 (ε1, ε2, ε3 ε4)

 

평균 연직변형과 연직변위 u 계산

 

 

 

 

지반조건, 말뚝 심도, 진동형센서 광섬유 센서 설치하여 센서 비교 시험

 

 

 

 

연직하중 계산

 

EA E : 말뚝 탄성계수, A : 말뚝단면적. 주면 마찰력 shaft friction, τ

 

 

 

석회암의 주면마찰력 700 kN/m2 - 1800 kN/m2.

 

 

왼쪽 loading, 오른쪽 unloading (F.O.광섬유 VWSG 진동현식)

 

연직재하시험 시 광섬유, 진동형계 측정이 일치.

 

 

 

 

“Secant Modulus” approach proposed by Fellenius (2001)

 

 

 

 

하중 증가시 광섬유와 extensometer 비교

 

 

 

 

 

t-z 곡선

 

 

 

 

동일 심도에서 광섬유FO와 진동형 VWSG센서 변형 일치

 

 

 

 

 

횡하중 시험 예

 

 

εa εb : 2개의 광섬유 변형

 

D : 2개의 광섬유 간격.

 

상수 A B는 선단에서 zero movement, rotation at pile toe

 

(Mohamad et al.,2011)을 고려하여 영

 

 

 

 

지반 말뚝 4개의 광섬유 설치

 

 

 

 

 

 

 

두부 횡하중과 횡변위 시험말뚝 test pile 반력말뚝 reaction pile

 

abnormal increment of lateral load는 말뚝 13.6m에서 균열발생으로 횡변위 크게 발생하여 횡하중에 부적합.

 

 

 

 

횡하중 시 광섬유 X1 X2

 

(a) 하중별 변형 (b) Curvature profile (c) Gradient profile

 

(d) 광섬유로 계산한 심도별 수평변형과 두부 LVDT 변위계로 측정한 두부 수평변위

 

 

 

 

횡하중 시 광섬유 X1 X2방향과 Y1 Y2 방향 변형

 

 

 

 

 

심도 13.6m 최대변형 발생 광섬유 X1 X2 변형, X1크게 변형 균열발생

 

 

 

 

 

좌 광섬유 하중별 변형,

 

우 PIT (말뚝건전도 시험기 pile integrity test) 12m 문제 측정